論文の概要: Privileged Anatomical and Protocol Discrimination in Trackerless 3D
Ultrasound Reconstruction
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2308.10293v1
- Date: Sun, 20 Aug 2023 15:30:20 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-08-22 16:16:51.833538
- Title: Privileged Anatomical and Protocol Discrimination in Trackerless 3D
Ultrasound Reconstruction
- Title(参考訳): トラッカレス3次元超音波再建術における特権解剖学的およびプロトコル識別
- Authors: Qi Li, Ziyi Shen, Qian Li, Dean C. Barratt, Thomas Dowrick, Matthew J.
Clarkson, Tom Vercauteren and Yipeng Hu
- Abstract要約: 追加の外部追跡装置を使わずに3次元3次元自由手超音波(US)再構成は、ディープニューラルネットワーク(DNN)で最近進歩している。
筆者らはまず,DNNをベースとした再構成を可能にする学習フレーム間相関の要因として,解剖学とプロトコルの2つについて検討した。
そこで本稿では,既存のDNN手法を改良するための特権情報として,これらの2つの要因を表現できることを提案する。
- 参考スコア(独自算出の注目度): 18.351571641356195
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Three-dimensional (3D) freehand ultrasound (US) reconstruction without using
any additional external tracking device has seen recent advances with deep
neural networks (DNNs). In this paper, we first investigated two identified
contributing factors of the learned inter-frame correlation that enable the
DNN-based reconstruction: anatomy and protocol. We propose to incorporate the
ability to represent these two factors - readily available during training - as
the privileged information to improve existing DNN-based methods. This is
implemented in a new multi-task method, where the anatomical and protocol
discrimination are used as auxiliary tasks. We further develop a differentiable
network architecture to optimise the branching location of these auxiliary
tasks, which controls the ratio between shared and task-specific network
parameters, for maximising the benefits from the two auxiliary tasks.
Experimental results, on a dataset with 38 forearms of 19 volunteers acquired
with 6 different scanning protocols, show that 1) both anatomical and protocol
variances are enabling factors for DNN-based US reconstruction; 2) learning how
to discriminate different subjects (anatomical variance) and predefined types
of scanning paths (protocol variance) both significantly improve frame
prediction accuracy, volume reconstruction overlap, accumulated tracking error
and final drift, using the proposed algorithm.
- Abstract(参考訳): 追加の外部追跡装置を使わずに3次元自由手超音波(US)再構成を行ったところ、ディープニューラルネットワーク(DNN)が近年進歩している。
本稿では,dnnベースの再構築を可能にする枠組み間相関の2つの要因,解剖学とプロトコルについて検討した。
本稿では、既存のDNNベースの手法を改善する特権情報として、これらの2つの要因(訓練中に容易に利用できる)を表現できることを提案する。
これは新しいマルチタスク方式で実装され、解剖学とプロトコルの区別が補助的なタスクとして使用される。
さらに,この2つの補助タスクの利点を最大化するために,共有とタスク固有のネットワークパラメータの比率を制御する補助タスクの分岐位置を最適化する,微分可能なネットワークアーキテクチャを開発する。
19名のボランティアの前腕38名によるデータセットにおける6種類のスキャンプロトコルを用いた実験結果
1) 解剖学的・プロトコル的差異は,DNNに基づく米国の再建に有効である。
2)異なる対象(解剖学的ばらつき)と予め定義された走査経路(プロトコールばらつき)を判別する方法を学習し,提案アルゴリズムを用いてフレーム予測精度,ボリューム再構成重ね合わせ,累積追跡誤差,最終ドリフトを有意に改善した。
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